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5/17/2018 Electronic A Digital - slidepdf.com

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Electrónica DigitalFacultad de Ingeniería de Sistemas

HUANCAYO 2007

CAPITULO I: INTRODUCCIÓN A LOSCONCEPTOS DIGITALES

MAGNITUDES ANALOGICAS Y

DIGITALES

Introducción

• El campo de los Sistemas Digitales esbastante extenso, pues cubre todos aquellos

sistemas que en su funcionamiento hacenuso de señales digitales. Estos circuitosemplean códigos digitales, por lo que su

conocimiento y empleo resulta básico paratrabajar con estos sistemas.

REPRESENTACIONES NUMÉRICAS

• Existen Básicamente dos maneras derepresentar el valor numérico de las

cantidades:1. Magnitudes Analógicas.

2. Magnitudes Digitales.

1. Magnitudes Analógicas.

• Mediante esta representación se comprendeque: una cantidad – analógica – se denota

por medio de otra, con una debidaproporción entre ambas.

Ejm: Cuando un automóvil se desplaza, en

el velocímetro, la deflexión de la aguja esproporcional a la velocidad con la que sedesplaza el automóvil.

SEÑALES

0 1 1 1 0 1

Señal Digital Analógica

1. Magnitudes Digitales.

• En la representación digital, las cantidadesno se denotan por valores proporcionales,

sino por símbolos denominados dígitos. información complementaria y ejemplos

Ejm: El reloj digital

SEÑAL DIGITAL

• El modelo matemático que la describe, esuna función que sólo puede tomar un

conjunto finito de valoresv

EJEMPLO MUESTREO

muestreo con 13 puntos muestreo con 26 puntos

CUANTIZACION Y CODIFICACION

1 0 1 0 0 0 1 0> Ley A o Ley u

DIGITALIZACION• Es el proceso que convierte una señal analógica

en digital.• En la siguiente figura, se muestra la digitalización

de una señal analógica sinusoidal con una

resolución de 3 bits

SEÑAL DIGITAL BINARIA• Es una señal exacta.• Por lo tanto, puede tomar sólo valores exactos

frente al tiempo.

• La señal binaria toma los valores: 0 y 1.

La mayoría de los sistemas electrónicos procesan señalesdigitales, pero el mundo físico es fundamentalmenteanalógico, por lo que es necesario digitalizar una señalanalógica o a la inversa.

Conversión Analógica/Digital

PROCESO DE CONVERSION CON EL MODEM

Modulación por frecuencia

• Modificación de la frecuencia de la señalportadora en función a la señal moduladora

• La frecuencia de la portadora es muchomayor que la de la señal moduladora paradistinguir cambios en el ciclo de dicha

portadora

Ejemplo modulación frecuencia

0 1 1 1 0 1

Señal Digital

Portadora

Señal Moduladaen Frecuencia

Modulación por fase

• Modificación de la fase de la señalportadora en función a la señal moduladora

• Mayor número de cruces por cero• Tanto la modulación en frecuencia como la

modulación en fase pertenecen al grupo de

modulación de ángulo

Ejemplo modulación por fase

0 1 1 1 0 1

Señal DigitalPortadora

Señal Moduladaen Fase

VENTAJAS Y LIMITACIONES

DE LOS SISTEMAS DIGITALESVENTAJAS• Son fáciles de diseñar.• Facilidad para guardad

información.• Mayor exactitud y

precisión.• Programación de la

operación.• Menos afectos al ruido.• Económica fabricación de

circuitos integrados.

DESVENTAJAS

• El mundo real esfundamentalmente analógico.

• La necesidad de convertirseñales analógicas a digitalesincrementa: – La complejidad de los sistemas.

– Los costos de diseño y fabricación. – El tiempo de procesamiento.

– Pérdida de precisión de la señaloriginal.

UN SISTEMA ELECTRONICO

ANALOGICO • Un sistema de altavoz

que se emplea para

amplificar el sonido deforma que este sea oídopor una gran audiencia,es un ejemplo de

electrónica analógica.

SISTEMA ANALOGICO-DIGITAL• Un reproductor de compact-disc (CD) es un

ejemplo de sistema en que se utilizancircuitos analógicos-digitales.

CAPITULO II

SISTEMAS DE NUMERACION

OPERACIONES Y CODIGOS

Sistemas de Numeración• Sistemas de numeración

• Código decimal, binario, octal y hexadecimal

• Código BCD, GRAY

SISTEMAS DE NUMERACION

Las mas usadas son 4 sistemas:1. Decimal (o base 10 ):

Formados en base a los dígitos:(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9) Ej:

1234(10) =1*103+2*102+3*101+4*100

2. Binaria (o base 2):

Formados en base a los dígitos:(0,1) Ej:

1001(2) =1*23+0*22+0*21+1*20

SISTEMAS DE NUMERACIÓN

3.- Números en base 8:Se forman con 8 símbolos:

{0, 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7}Ej: 1, 67, 164

4.- Números en base 16:{0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F}Ej: A8, 21, 156F

Conversión de Sistemas de

Numeración• Conversión Binaria – Decimal:

– (1001)2 = 1*23 + 0*22 + 0*21 + 1*20

= 8+0+0+1=(9)10

• Conversión Decimal – Binaria – Método más complejo, basado en divisiones

sucesivas por 2. – (15)10 = (1111)2

Sistemas de Numeración

• Conversión Octal – Binaria: – (42)8 = ( 100)2(010)2 = (100010)2

• Conversión Binaria – Octal – (1010)2 = (001 010)2 = (12)8

• Conversión Hexadecimal – Binaria: – (A5)H = (1010 0101)2

CODIGOS BINARIOS:

Es cualquier sistema de representación de información mediantevariables binarias. Se basa en representar binariamente la informaciónnumérica decimal.

Entre los más resaltantes tenemos:

- Código BCD Natural.- Código BCD Aiken.- Código Exceso 3.

- Código Gray.- Códigos Alfanuméricos.

CODIGOS

Código BCD Natural:

Los números decimales se convierten a

binario BCD mediante circuitoscodificadores y mediantedecodificadores y unidades devisualización (displays) se hace larepresentación decimal de códigosBCD.

Se basa en representar cada dígitodecimal a su correspondiente binarionatural. Cada dígito corresponde a ungrupo de 4 bits.El código BCD natural es elnormalmente utilizado cuando tiene quehaber representación numérica; es elejemplo de calculadoras, instrumental,sistemas de control industrial etc.

Tabla de códigos BCD

Decimal Código BCD

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 0001 0000

11 0001 0001

12 0001 001013 0001 0011

14 0001 0100

15 0001 0101

Código BCD Aiken:

Los códigos pueden ser detipo ponderado o no. En loscódigos ponderados elnúmero decimal equivalentese obtiene mediante la sumade los pesos de los dígitos

binarios que forman elcódigo.

Sus pesos son 2-4-2-1.

Decimal BCD natural BCD Aiken

8421 2421

0 0000 0000

1 0001 0001

2 0010 0010

3 0011 0011

4 0100 0100

5 0101 1011

6 0110 1100

7 0111 1101

8 1000 1110

9 1001 1111

Código Exceso 3:

Es un código BCD noponderado, cadacombinación seobtiene sumando elvalor 3 a cadacombinación binariaBCD natural.

Decimal BCD natural BCD exceso 3

0 0000 0011

1 0001 0100

2 0010 0101

3 0011 0110

4 0100 0111

5 0101 1000

6 0110 1001

7 0111 1010

8 1000 1011

9 1001 1100

Código Gray:

Se emplea codificadores de

posición de un eje, obteniendo unacombinación binariacorrespondiente a una posiciónangular, algo muy utilizado enrobótica y en conversiones demagnitudes analógicas a digitales.

Se denomina como códigoprogresivo, en los que cadacombinación difiere de la anterior ysiguiente en uno de sus dígitos.También conocido como códigos

continuos, cuando en la primera yúltima combinación difieren en unsolo bit y se les denomina cíclicos.

DECIMAL GRAY

0 0000

1 0001

2 0011

3 0010

4 0110

5 0111

6 0101

7 0100

8 1100

9 1101

10 1111

11 1110

12 1010

13 1011

14 1001

15 1000

Código Alfanumérico:

Son aquellos que permiten lacodificación de letra y signosespeciales, como las que aparecenen la pantalla de un ordenadortambién operan en binario y existeuna codificación binaria de la

información alfanumérica.El código alfanumérico más populares el ASCII ( American StandardCode for Information Interchange).

CARÁCTER ASCII

0 110000

1 110001

2 110010

3 110011

4 110100

5 1101016 110110

7 110111

8 111000

9 111001

A 1000001

B 1000010

C 1000011

D 1000100

E 1000101

Código ASCII

- Hay dos versiones del código ASCII: ASCII-7 y ASCII-8.

- El código estándar ASCII-7 puede representar 128 caracteresdiferentes, es decir 27 combinaciones de siete 0´s y 1´s.

- El código ASCII-8, también conocido como código ASCIIExtendido, fue introducido en 1981 por IBM. Este código estaordenado en 4 grupos de 8 combinaciones de bits. El primergrupo es usado para comandos de control, el segundo paranúmeros y marcas de puntuación, el tercero para letrasmayúsculas y otros símbolos especiales y el último grupo esusado para letras minúsculas.

EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)

Código de intercambio decimal codificado en código binarioextendidoEs el método de codificación de IBM para convertir los caracteresalfanuméricos (letras y números en lenguaje digital (ceros y unos).El código EBCDIC define un total de 256 caracteres. Cada carácterestá compuesto por 8 bits.

Una tabla de conversión ASCII-EBCDIC sería126 ASCII = 161 EBCDIC

UNICODE:

- Presenta las siguientes ventajas:

Ha sido adoptado como estándar por los principales fabricantes dehardware y software (IBM, Microsoft, Apple, Sun, Oracle,etc.)

Es el código estándar de los lenguajes de programación másmodernos como XML y JAVA

Usa 32 bits por lo que puede representar de forma unívoca unos65000 caracteres (todos los que existen en la actualidad, incluido elchino y queda muchos libres).Se han definido tres juegos decaracteres para aumentar las posibilidades cercanas al millón (unos870.000).

Hay tres codificaciones con 8 (UTF-8), 16 (UTF-16) o 32 bits(UTF-32)

Se pueden proponer nuevos caracteres. En la actualidad hay95.221 caracteres estandarizados.

CÓDIGOS DETECTORES Y

CORRECTORES DE ERRORRedundancia:

Cuando se utilizan más dígitos de los imprescindibles,normalmente usados para detectar y eventualmente corregir errores en latransmisión de la información

Códigos de Paridad:Aquellos que agregan un bit, que vale 1 o 0 según el carácter a

transmitir tenga numero par o impar de 1s.

Códigos de Hamming:El método de Hamming genera códigos de distancia mínima 3

que permiten detectar 2 errores o detectar y corregir 1.

Complemento uno

• El complemento a1 de un numero seobtiene complementando cada bit

Ejemplo: representar -3

Primero se considera +3

Luego se complementa cada bit

Complemento a2• Una forma mas fácil de obtener el Ca2 es

calcular el Ca1 y después sumarle uno

Ejemplo: Representar -3

REPRESENTACIÓN DE NÚMEROS BINARIOS

Ejemplo:

Complemento (101.0011) = 23 – 2-4 – 101.011= 8 - 1/16 – 101.011 = 1000 – 0.0001 – 101.0011 = 1000 – 101.0100 = 010.0100

CIRCUITOS ARITMÉTICOS

Präsentation

CIRCUITOS ARITMÉTICOS

ADICIÓN BINARIA:

Regla 1: 0 + 0 = 0

Regla 2: 0 + 1 = 1

Regla 3: 1 + 0 = 1

Regla 4: 1 + 1 = 2

Operaciones Binarias

Carrysalida

Carryentrada

Carrysalida

No hay carry de

entrada y segenera carry de

salida

hay carry deentrada y se

genera carry desalida

Ejemplos:

Sumar 8 + (-3) en registros de ancho de 5 bits

Sumar 36 y 18

Resta los números 63 y 42 en binario

Multiplicar los números 53 y 13 en binario

Dividir los números binarios 100010(34) y110(6)

Sumar los números Hexadecimales 1F4 (500)y 1F4(500)

11 F 4 500

1 F 4 500

3 E 8 1000+

Restar los números hexadecimales 3E8 (1000)Y 1F4 (500)

2 163 E 8 10001 F 4 500

1 F 4 500

Multiplicar los números hexadecimales28 (40) y 19 (25)

2 8 401 9 251 6 82 83 E 8 1000

CIRCUITOS LOGICOS

CAPITULO lll

Präsentation

Aproximadamente en el año 1850

George Boole, desarrolló un sistemaalgebraico para formularproposiciones con símbolos.

George Boole1815-1864

Präsentation

Su álgebra consiste en un métodopara resolver problemas de lógicaque recurre solamente a los valoresbinarios 1 y 0 y a tres operadores:

• AND (y)• OR (o)• NOT (no)

George Boole1815-1864

Präsentation

Las variables Booleanas sólo tomanlos valores binarios: 1 ó 0.

Una variable Booleana representaun bit que quiere decir:

Binary digIT

VARIABLE BOOLEANA

CIRCUITOS LOGICOS

LOS CIRCUITOS LOGICOS SON DISPOSITIVOS QUE PUEDENREALIZAR OPERACIONES LOGICAS PROPIASDEL ALGEBRA DE BOOLEANA; LOS CIRCUITOS LOGICOS SEPUEDEN REALIZAR MEDIANTE UNA SERIEDE DISPOSITIVOS (ELECTRICOS, MECANICOS, ELECTRONICOS

ETC.).TIPOS DE CIRCUITOS LOGICOS:LOS CIRCUITOS LOGICOS PUEDEN DIVIDIRSE EN 2 TIPOS,ATENDIENDO A QUE INTERVENGA O NO ELTIEMPO O NO EL TIEMPO EN SU FUNCIONAMIENTO.

a)Circuitos Lógicos Combinacionales

a) circuitos lógicos secuenciales

CIRCUITOS LOGICOS

YCircuito

lógico

combinacional

CIRCUITOS LOGICOS

Circuitológico

secuencial

Circuito secuencialCIRCUITO CONBINACIONAL

TIPOS DE PUERTAS LOGICAS

La puerta NOT realiza la operación

denominada inversión ocomplementación. El propósito de lapuerta inversora o inversor es cambiarde un nivel lógico al nivel opuesto. Entérminos de bits, cambia un 1 por un 0,

y un 0 por un 1

F SalidaA Entrada

INVERSOR

La puerta AND es una de las puertas

básicas con la que se construyen todas lasfunciones lógicas. Una puerta AND puedetener dos o más entradas y realiza laoperación que se conoce comomultiplicación lógica

0 0 00 1 0

Entrada A

Entrada B Salida F

Ejemplo de funcionamiento AND

La puerta NAND es un elemento lógicopopular, debido a que se puede utilizaruniversalmente, es decir, las puertasNAND se pueden combinar paraimplementar las operaciones de las

puertas AND OR Y NOT

Entrada A

Entrada BSalida F

Entrada A

Entrada BSalida F

Entrada AEntrada B

Salida F

0 1 11 0 1

Entrada A

Entrada BSalida F

Entrada A

Entrada BSalida F

DIAGRAMAS DE BLOQUES

FUNCION Y (AND) LA FUNCION NO – Y (NAND)

LA FUNCION O (OR)} LA FUNCION NO – O (NOR)

LA FUNCION NO – O - EXCLUSIVO (XOR

EQUIVALENCIA ENTRE PUERTAS

A + B = A · B

AB = A + B

A + B = A · B

AB = A + B

ALGEBRA BOOLEANA

En un lenguaje común: “Son las matemáticas de los

sistemas digitales”.

Operaciones con el álgebra de Boole:

SUMA LÓGICA:

0 + 0 = 00 + 1 = 11 + 0 = 11 + 1 = 1

PRODUCTO LÓGICO:

0 . 0 = 00 . 1 = 01 . 0 = 01 . 1 = 1

Leyes del álgebra de Boole:

CONMUTATIVA:

A + B = B + AA . B = B . A

ASOCIATIVA:

A + ( B + C ) = ( A + B ) + CA . ( B . C ) = ( A . B ) .C

DISTRIBUTIVA:

A . ( B + C ) = AB + AC

Reglas del álgebra de Boole:

1. A + 0 = A

2. A + 1 = 13. A . 0 = 04. A . 1 = A5. A + A = A

6. A + A = 17. A . A = A8. A . A = 09. A = A10. A + AB = A11. A + AB = A + B12. ( A + B ) ( A + C ) = A + BC

Teoremas de Morgan:

1. X1 . X2 . X3 . X4. … . Xn = X1 + X2 + X3 + … + Xn

2. X1 + X2 + X3 + X4 + … + Xn = X1 . X2 . X3 . … . Xn

Ejemplo:Si F = ( A + B ) + C, aplicar los teoremas de Morgan para

simplificar la función.

SOLUCIÓN:

F = ( A + B ) + C

F = ( A + B ) . C

Simplificación de funciones lógicas mediante elálgebra de Boole:

• En este caso, simplificar significa reducir una función lógicade n compuertas, hacia otra función lógica con mcompuertas, donde n>m.

• Ejemplo: Simplificar

Y = ( A + B ) ( A + B + D ) DSOLUCIÓN:

Y = ( A + B ) ( A + B + D ) DY = ( A + B ) ( AD + BD + DD )Y = AAD + ABD + BAD + BBDY = ABD + ABD + BDY = ABD + BD( A + 1 )

Y = BD

Präsentation

Ejercicio:

Diseñe el circuito combinacional que realice la funciónw = x y + y z .

Präsentation

Ejercicio:

Diseñe el circuito combinacional que realice la funciónw = x y + y z usando sólo compuertas NAND de dosentradas.

CIRCUITOS INTEGRADOS

Präsentation

DISEÑO DE CIRCUITOS

DISEÑO DE CIRCUITOSLOGICOS COMBINATORIOS

Las expresiones booleanas pueden ser convertidas en tablas de

verdad y viceversa utilizando valores binarios de cada termino de laexpresión.

Ejemplo: Desarrollar una tabla de verdad para la expresión, suma de productos

Y es una función canónicaSOLUCION:

MINTERS ( términos mínimos)

Ejemplo: desarrollar una tabla de verdad para la expresión deproducto de sumas:

0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

Y = (A +B +C) (A +B +C) (A +B +C) (A +B +C) (A +B +C)

PRODUCTO DE MAXTERS

MAXTERS ( términos máximos)

(A + B + C)

(A + B +C)

CONVERSION DE UN PRODUCTO DESUMAS A TABLA DE VERDAD

Ejemplo: diseñe un circuito lógico que tenga tres entradas: A B C y

• Definimos la FUNCION LOGICA (minters)

• Simplificamos (por reglas de Boole

• ABC tiene 2 variables comunes a las otros términos.

Y = ABC + ABC + ABC + ABC

Y = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC

Y = BC + AC + AB

Implementación (Construcción) del circuito

Ejemplo: diseñe un circuito lógico que tenga tres entradas: A, B, C, ycuya salida sea alta solo cuando la mayoría de las tres entradas seaALTA.

SOLUCION:

DETERMINACION DE LAS

11100010

YCBA SOLUCION:

1.Ubicamos todas las salidas 1s (MINTERS) oceros (MAXTERS)

ABC C ABC B A BC AY

A base de MINTERS

))()()(( C B AC B AC B AC B AY

A base de MAXTERS

DETERMINACION DE LASEXPRESIONES ESTANDAR A PARTIR

DE UNA TABLA DE VERDAD

ABC C ABC B A BC AY

011 100 110 111

3 4 6 7

También la función se puede expresar:

Y= (3,4,6,7)

REPRESENTACION DE UNAEXPRESION O FUNCION LOGICA EN

FORMA DECIMALSi la función lógica:

“Una función booleana tiene mas de una

función equivalente ”

OBJETIVOS DE LA MINIMIZACION:a)Disminuir el número de entradas:

Y = ABC

YCircuitológico Circuito

lógico

MINIMIZACION DE FUNCIONES

b) Disminuir el número de bloques lógicos:

3 entradas 2 entradas

MINIMIZACION DE FUNCIONES

BENEFICIOS QUE OFRECE LA

MINIMIZACION• Disminución del costo del circuito

• Disminución de la compuerta lógica

• La fiabilidad del circuito(fácil mantenimiento)

• Disminución del peso del circuito• Disminución del tamaño del circuito

METODOS DE MINIMIZACION

• Método algebraico(Teoremas, leyes y reglas booleanas)

• Método de diagramas (mapa) de KARNAUGH(limitado a 6variables)

= m donde: n = número de variablesm = número de celdas

DIAGRAMAS DE KARNAUGH

Método bastante sencillo ofrece las siguientescaracterísticas:Tienen 2 celdas consecutivas ya sean horizontales overticales, contienen 2 MINTERS adyacentes.Las celdas extremas ya sean verticales o horizontalescontienen MINTERS adyacentes.

DIAGRAMA DE KARNAUGH

Si: n = 2; entonces m = 4

Ejemplo: Minimizar la función f1= (1,2,3)

Ejemplo: Minimizar la función f 1 (1,2,3)

Función minimizada f 1 = A + B

Ejemplo: Minimizar la función f 2= (0,2,3)

Función minimizada f 2 = A + B

0000 0001 0011 0010

0100 0101 0111 0110

1100 1101 1111 1110

1000 1001 10101011

12 13 15 14

8 10119

Para 4 variables m = 16

DIAGRAMA DE KARNAUGH

Minimización de funciones lógicas

A B C D f

0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 0

0 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 0

1 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

001001

EjemploDiseñar un circuito con puertas NAND que determine si el mesd l ñ difi d bi i t l 4 bit ti 31 dí (

e3 e2 e1 e0 f0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 1

0 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1

1 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1

010110

101xxx

del año, codificado en binario natural con 4 bits, tiene 31 días (salida a valor 1) o menos de 31 días (salida a 0).

AMJJAS

ONDXXX

Mapa de Karnaugh de 5 variables

Circuitos Lógicos

• Implementación en Hardware

TARJETA DIGITAL

CAPITULO IV

Circuitos lógicos combinacionales MSI

CIRCUITOS LOGICOS MSI

Es el estudio de los distintos tipos de circuitoscombinacionales MSI (Medium Scale Integration) y los másimportantes son:

•EL SUMADOR

•EL COMPARADOR

•EL DECODIFICADOR

•EL CODIFICADOR

•EL MULTIPLEXOR•EL DEMULTIPLEXOR

Sumadores• Semisumador binario

(Half adder)• Sumador binario

(Full adder)

S = A B + A B = A B

Cout = AB

+S = A B Cin

Cout = Cin (A B) + AB)+

74LS283SIMBOLO

CinCout

Circuito Sumador completo a partir de Semi-sumadores

AcarreoDe entrada

Suma(A B) Cin+ +

SumaA B + (A B) Cin

Acarreode Salida

Comparadores

Comparador básico

Si:A = A1A0 B = B1B0

Tabla de Verdad

A1 A0 B1 B0 A > B A = B A < B

0 0 0 0 0 1 00 0 0 1 0 0 1

0 0 1 0 0 0 1

0 0 1 1 0 0 1

0 1 0 0 1 0 0

0 1 0 1 0 1 0

0 1 1 0 0 0 10 1 1 1 0 0 1

1 0 0 0 1 0 0

1 0 0 1 1 0 0

1 0 1 0 0 1 0

1 0 1 1 0 0 1

1 1 0 0 1 0 01 1 0 1 1 0 0

1 1 1 0 1 0 0

1 1 1 1 0 1 0

Diseño de un comparador dedos números y de dos bitscada uno.

Diagrama Circuital de un Comparador de 8 bits :

DECODIFICADOR

M entradas, varias entradas

ACTIVOS ( 2n )

Q 1Q 2

Q N salidasde N bits, solo una

salida es activa

ES UN CIRCUITO LOGIGO QUE CONVIERTR UN CODIGO BINARIO

DE ENTRADA DE M BITS EN N LINEAS DE SALIDA DE MANERA TALQUE CADA UNA DE ESTAS LINEAS SOLO SEA ACTIVA PARA UNAPOSIBLE COMBINACION DE ENTRADAS

Decodificadores

DECODIFICADOR DE 3 A 8

DECODIFICADOR:Circuito lógico queconvierte un códigobinario de entrada den bits en M* líneasde salida de maneratal que cada líneas

sólo sea activadopara una posiblecombinación deentradas.

DECODIFICADOR DE 4 BITS

Para decodificar 4 bits se necesitan 16 bits de salida, conocido tambiéncomo decodificador de 4 a 16 líneas.Ejm. Decodificador 74154.

DECODIFICADOR DE 4 BITS

DECODIFICADOR DE 5 A 32

Para una aplicación: serequiere decodificar unnumero en binario decinco bits. Usando el C.I.

74154 (Decodificador4:16) implementar elcircuito.El numero binario de

entrada esta

representado en elformato: A4A3A2AA1A0

DECODIFICADOR BCD-DECIMAL

Convierte cada código BCD en uno de los diez posibles dígitos decimales.

DECODIFICADOR BCD-DECIMAL

DECODIFICADOR BCD/DECIMAL

DECODIFICADORES BCD - 7S G OS

SEGMENTOS

• A diferencia de losdecodificadores puedenactivar varias salidas almismo tiempo

• Son capaces deproporcionar corriente(salidas activas a nivelalto, para displays decátodo común) o

absorberla (salidasactivas a nivel bajo, paradisplays de ánodocomún)

CONVERTIDORES DE CÓDIGO

DECODIFICADOR BCD A 7SEGMENTOS

Convierte cada código BCD a una salida de 7 valores, los cualesson capaces de encender un display para representar un númerodecimal.

SEGMENTOS

A B C D a b c d e f g

0 0 0 0 0 0

0 0 1 1

0 0 0 0 1 1

1 1 0 0

0 0 1 1 0 0

1 1 0 0

0 1 0 1 0 1

0 1 0 1

1 0 1 1 0 1

1 1 1 1

1 1 1 1 1 0

0 1 1 1

1 1 0 1 1 1

1 1 1 1

1 0 1 1 0 1

1 0 1 1

1 0 1 0 0 0

1 0 1 0

1 0 0 0 1 1

1 0 1 1

0 0 1 1 1 1

1 0 1 1

DISPLAY DE 7 SEGMENTOS

SIMBOLO Configuración y conexionesde los LED´s

CATODOCOMUN

ANODOCOMUN

MÉTODO PARA MANEJAR UN LCD

DE 7 SEGMENTOS

Los LCD trabajan con una señal de bajo voltaje(3-5V rms)

y baja frecuencia(25-60 Hz y consumen poca corriente).

DISPOSITIVOS DE VISUALIZACIÓN

DE CRISTRAL LIQUIDO(LCD)

Los LCD trabajan

con una señal de

bajo voltaje(3-5Vrms) y baja

frecuencia(25-60

Hz y consumen

poca corriente).

TIPOS DE DECODIFICADORES

APLICACIÓN DE LOSDECODIFICADORES

DECODIFICADORESLos decodificadores son claves para la realización de memoria de ordenador y

mapear los chips de memoria (MAPAS DE MEMORIA)

Memoria ROM con 8 datos(tamaño del dato 4 bits)

BUS DE

DIRECCIONES

E BUSDDATOS

CODIFICADOR

M entradas solo una ALTA a la vez

Código de salidade N bits

Codificadores

Un codificador es un circuito combinatorio que cuenta con unnúmero determinado de entradas, de las cuales sólo una tiene elestado lógico 1, y se genera un código de varios bits que dependede cuál sea la entrada excitada

Diagrama de bloques de un codificador de 10 entradas y 4 salidas

Codificadores con prioridad y señal dehabilitación

habilitación

Circuito integrado típico de un codificador con prioridad

APLICACIÓN DE LOS CODIFICADORES

Los codificadores están presentes en muchos lugares. Por ejemplo, lostenemos en los teclados para codificar las entradas y así puedan ser

reconocidas por los circuitos lógicos internos. Cuando se pulsa una de lasteclas, el dígito decimal se codifica en su correspondiente código BCD.

DIAGRAMA DE BLOQUES

CODIFICADOR PRIORITARIO 8 A 3

DIAGRAMA CIRCUITAL

CONVERTIDORES DE CODIGO

SalidaZ

ENTRADASDE SELECCION

IN-1ENTRADASDE DATOS

La figura muestra la circuitería lógica de un multiplexor de dos entradas, I0e I1 y entrada de SELECCIÓN S.

Entradas deDATOS

SEntrada de

SELECCION

Z= I 0.S + I 1.S

S Salida

MULTIPLEXOR

Un multiplexor (selector de datos) es un circuito lógico que acepta varias entradasde datos y permite que sólo una de ellas pase a un tiempo a la salida (Z)

DIAGRAMA LOGICO (DISEÑO)

S1 S0 Salida

Se puede aplicar la misma idea básica

para formar el multiplexor de cuatro

entradas .

Aquí se tienen cuatro entradas, que se

transmiten en forma de selección S1

S0. Cada entrada de datos se accesa

con una diferente combinación de

niveles de entrada de se lección.

I0 se captura con S1 S0 de manera queI0 pase a través de su compuerta AND

hacia la salida Z solo cuando S1 =0 y

S0 = 0.

MUX CUADRUPLE DE DOS

ENTRADAS(74ALS157/HC157)

El 74ALS157 es un CI multiplexor muy útil que contiene cuatro multiplexores

de dos entradas. El diagrama lógico del 74ALS157 se muestra en la figura

MULTIPLEXORES A PARTIR DEORDEN INFERIOR

ORDEN INFERIOR

DIAGRAMA CIRCUITAL DEL CIRCUITO DELABORATORIO

Diagrama circuital del Multiplexor(74151A)

DEMULTIPLEXORES(DMUX)

• El demultiplexor es un circuitodestinado a transmitir unaseñal binaria a unadeterminada línea, elegida

mediante un seleccionador, deentre las diversas líneasexistentes.

• Realiza la función contraria a un

multiplexor, ya que recibe unaentrada y selecciona una línea desalida.

EL DEMULTIPLEXOR

Símbolo lógico

DEMULTIPLEXORES DE GRANNÚMERO DE LÍNEAS

• Si el número de salidas excede de 16 se empleandemultiplexores de 16, 8, 4 ó 2 líneas, dispuestos

formando una cascada para conseguir el número desalidas deseado.

Para construir un demultiplexor superior a 16 líneas, esnecesario combinar los distintos tipos de multiplexor de 2, 4,8 ó 16 líneas. Este es el caso del multiplexor de 32 líneas

APLICACIONESLa transferencia de información es una operación básica

La transferencia de información es una operación básicaen cualquier sistema digital, concentradores en la telefonía,

sistemas informáticos, etc..

Según el valor de la señal de control, se selecciona qué entradapasa a la salida del multiplexor. Cuando se aplique el pulso detransferencia al registro, dicha señal de salida pasa al registro.

BUS USANDO TERCER ESTADOS

Ing. Miguel Camarena Ingaruca

ESTRUCTURA DE UNA ALU

ALU - SN74181

ALUCI: SN74181(TTL)

CIRCUITOS COMBINACIONALES Y

SECUENCIALES

FLIP- FLOP

FUNDAMENTO TEÓRICO

GENERALIDADES

Siendo los Flip-Flop las unidades básicas de todos lossistemas secuenciales, existen cuatro tipos: el RS, el JK, elT y el D.

FLIP FLOPS Y OTROS DISPOSITIVOSRELACIONADOS

El circuito lógico opera con las entradas externasproduciendo cierta cantidad de salidas, algunas de lascuales se almacenan en elementos de memoria

RELACIONADOS

REGISTRO BÁSICO

CON COMPUERTASNAND

El registro es un arreglo de compuertas NAND realimentadas

Inicio Borrado Salida

1 1 No hay

cambio 0 1 Q =1

1 0 Q=0

0 0 Invalido

TABLA DE VERDAD

REPRESENTACIÓN ALTERNA

REGISTRO BÁSICO CON COMPUERTASNOR

TABLA DE VERDAD

SEÑALES DE RELOJ Y FLIP FLOPSSINCRONIZADOS POR RELOJ

Señal de reloj: Una onda periódica, que produce una transición en el

flip-flop

Los Flip - Flop tienen una entrada adicional que permite sincronizar sus acciones con la

señal de reloj o CLK

FLIP FLOPS S-C SINCRONIZADOS POREL RELOJ

Ejemplo

FUN I NAMIENT DEL FLIP-FL P –SC(R)

Ejercicio: Encontrar Q para las señales R S dadas usando CK S R QN+1

Präsentation

Ejercicio: Encontrar Q para las señales R, S dadas usandoFF RS síncrono

CK S R Q N+1

1 1 EP

EL FLIP- FLOP JK

Präsentation

TABLA DE VERDAD DEL FLIP-FLOP JK

CK J K Q N+1

0 0 Q N

1 1 Q N

0 X X Q N

FLIP FLOPS J-K SINCRONIZADOSPOR EL RELOJ

EL FLIP-FLOP TIPO D

Präsentat

TABLA DEVERDAD

PR CLR CK D Q N+1

0 1 X X 1

1 0 X X 0

1 1 1 1

1 1 0 0

1 1 0 X Q N

FLIP FLOP -D SINCRONIZADOSPOR RELOJ

D CLK Q

0 ↑ 0

1 ↑ 1

APLICACIÓN:Transferencia de datos en paralelo

Tabla de verdad

ENTRADAS ASÍNCRONAS

INICIO BORRAR SALIDA

1 1 Operación sincronizadapor reloj

0 1 Q ═ 1

1 0 Q ═ 0

0 0 EP

*Q responderá a J, K y CLK

La mayoría de los Flip- flops tienen una o más entradas asíncronas

DIAGRAMA DE TIEMPO DEL FF JK

REGISTRO BASICO D (LATCH)

ECUACIÓN

Q = D EN ES “1”

EL CIRCUITO CONTIENE UNA ENTRADA COMUN

DENOMINADA ENTRADA DE HABILITACION (ENABLE, SEABREVIA COMO EN ) EN LUGAR DE ENTRADA DERELOJ,PORQUE SU EFECTO SOBRE LAS SALIDAS Q Y Q’ NOESTA RESTRINGIDO SOLO A SUS PROPIAS TRANSICIONES

ALAMCENAMIENTO YTRANSFERENCIA DE DATOS

TRANSFERENCIA

HABILITACION DELA TRANSFERENCIA

Operación de transferencia asincrónica de datos

ALMACENAMIENTO YTRANSFERENCIA DE DATOS

Registro de Corrimiento de 4

N T R A D A

D A T O S

El número MOD es igual al número de estados

por los cuales pasa el contador luego de unciclo completo de conteo:

MOD= 2N

DIVISORES DE FRECUENCIA

Pueden realizarse con contadores asincrónicos o sincrónicos.

ASÍNCRONO

Seguidamente vemos un divisor de frecuencia asincrónicorealizado con FF-T (recuérdese que un FF puede ser fabricado apartir de cualquier otro FF) que poseen la propiedad de sacar unpulso por cada dos de entrada.

Los pulsos de reloj se aplican solamente a la entrada

CLK de Flip-Flop A, de este modo, el FF A secomplementara cada vez que los pulsos del relojrealicen una transición en sentido negativo(de ALTO aBAJO)note que J=K=1 para todos los FF.

Contador MOD = 8 transformado en un contador

MOD = 6

EJEMPLO: Construya un MOD = 60 para dividir una frecuencia de60 Hz a 1 Hz

60 Hz a 1 Hz

SOLUCIÓN: 25 =32 y 26 =64 así que se necesitaran 6 FF , como semuestra en la figura, el contador se borrara cuando llegue al conteo60 (111100) así las salidas de los FF C,D,E y F deben conectare a lacompuerta NAND, la salida del Flip-Flop F tendrá una frecuenciade 1 Hz.

DISPOSITIVO DE DISPARO TIPOSCHMITT

EL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE

EL MULTIVIBRADOR MONOESTABLENO DISPARABLE I REDISPARABLE

TEMPORIZADOR 555-556

CONTADOR ASINCRONO CONCI.

El CI 74LS293 conectado como un contador MOD = 16 y MOD = 10

CONTADOR ASINCRONO

MOD = 16

MOD = 10

CONTADOR ASINCRONODESCENDENTE

Contador descendente MOD 8

SUMADOR Son circuitos muy importantes en los circuitos de las computadoras

SUMADOR

DIAGRAMA LOGICO (HA Y FA)

Son circuitos muy importantes en los circuitos de las computadorastambién se les encuentra en circuitos de control y otros circuitosafines con datos numéricos que se procesan.

Cin C0

Half adder (HA)

Full adder (FA)

Suma de dos bits:

Präsentat

acarreo

Suma de dos bits:

Präsentat

Bsuma ()

acarreo (As)

half adder

Suma de dos bits:

Präsentat

HalfAdder

Có ú d d bit ?

Präsentat

¿Cómo se suman números de dos bits?

1 1+ 1 1

___________________

Có ú d d bit ?

Präsentat

Ej:11 1

+ 1 1 ___________________

Có ú d d bit ?

Präsentat

Ej:1 1

1 1+ 1 1

___________________

Cómo se s man números de dos bits?

Präsentation

Ej:1 1

1 1+ 1 1

___________________

Präsentation

Ej:1 1

1 1+ 1 1

___________________

Se necesita un Full Adder que considere el acarreo.

Full Adder A

Präsentation

HalfAdder

Full Adder

HalfAdder

Suma de dos bits con acarreo:

Präsentation

FullAdder A

Ejercicio: diseñar un sumador de cuatro bitsf f

A4 A3 A2 A1

Präsentation

usando half y/o full adders.

FullAdder A

HalfAdder

4 3 2 1

B4 B3 B2 B1+C 5 C 4 C 3 C 2 C 1

C 1sumador de cuatro bits

Präsentation

A4 A3 A2 A1

B4 B3 B2 B1+

C 5 C 4 C 3 C 2 C 1

B1 AsHA

sumador de cuatro bits

Präsentation

A4 A3 A2 A1

B4 B3 B2 B1+

C 5 C 4 C 3 C 2 C 1

Especificaciones técnicas

SUSTRACCIÓN BINARIA:

Präsentation

Para restar dos números binarios se utilizael complemento a 2.

El complemento a 2 de un número binario es

su complemento + 1.Ej: 0010 1011

1101 0100

1101 0101

Complemento a 2

Ejercicio: diseñar un circuito combinacional que calculel l t 2 d ú d 8 bit

Präsentation

el complemento a 2 de un número de 8 bits.

P l l l t bi i C A B

Präsentation

Para calcular la resta binaria C = A-B

• se calcula: B’ = complemento a 2 de B.

• se calcula: C = A+B’.

P l l l t bi i C A B

Präsentation

Para calcular la resta binaria C = A-B

• se calcula: B’ = complemento a 2 de B.

• se calcula: C = A+B’.

Ejemplo: 57 – 34:

57: 0011 1001 (A)

34: 0010 0010 (B)

not 1101 1101 not(B)

+1 1101 1110 B’

10001 0111 A+B’ => 0001 0111 = 23dec

SUMADOR Sumadores binarios en paralelo

A = An-1 + An-2 + …. + A0 B = Bn-1 + Bn-1 + …. + B0

U1 SN7483

An-1 Bn-1 Cin

∑ n-1C0

An-2 Bn-2 Cin

∑ n-2C0

… FA0

A0 B0 Cin

∑ 0C0

A1 B1 Cin

∑ 1C0

Símbolo lógico

Símbolo TINA

Ejemplo: demostrar como 2 sumadores 74LS83A se pueden conectar paraformar un sumador de 8 bits. Hallar los bits de salida utilizando comoentrada los siguientes números de 8 bits:

10011110BBBBBBBB

1011100101234567 A A A A A A A A 10011110

01234567 B B B B B B B B

c1c0c01

Sumador de 2 bits demenor peso

Sumador de 2 bits demayor peso

COMPARADOR La función principal de un comparador consiste en comparar las magnitudes dedos cantidades binarias para determinar la relación que guardan entre sí; SiA<B, A=B, A>B.

A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0

O(A>B) O(A=B)O(A<B)

I(A>B)

I(A=B)

I(A<B)

Comparador de 4 bits74LS85

A<B, A B, A>B.

Diagrama de bloques de 4 bits

Comparador básico A B A=B

COMPARADOR Diagrama circuital

U2 SN7485

A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0

I(A>B)

I(A=B)

I(A<B)

74LS85

A7 A6 A5 A4 B7 B6 B5 B4

I(A>B)

I(A=B)

I(A<B)74LS85

O(A>B) O(A=B)O(A<B) O(A>B) O(A=B)O(A<B)

Bit de menor orden Bit de mayor orden

Salida de la comparaciòn de 8 bits

Diagrama de bloques de 8 bits

Símbolo tina

COMPARADOR Simulación de 4 bits (TINA)

Simulación de 8 bits (TINA)

DECODIFICADOR Es un circuito lógico que convierte un código binario de n entradas a msalidas, de manera tal que cada una de estas líneas sólo se active parauna posible combinación de entrada

m = 2n

Conocido también como decodificador de 4 a 16 líneas.Decodificador de 4 bits

Símbolo TINA

U1 SN74154

U2 7442

DECODIFICADOR Símbolo TINADecodificador BCD-decimal

BI/RBO

U1 SN7447

Decodificador de bcd – 7 segmentosSímbolo TINA

DECODIFICADOR Simulación DECODIFIBADOR BCD A 7 SEGMENTOS EN TINA

BI/RBO

U1 SN7447

V1 5,0

a b c de f g .

R1 220,0m

R2 220,0m

R3 220,0m

R4 220,0m

R5 220,0m

R6 220,0m

R7 220,0mV2 5,0

CODIFICADOR

U3 SN74147

SIMBOLO TINACodificador decimal a BCD

Codificador binario a BCD0

U5 74148

SIMBOLO TINA

CODIFICADOR DIAGRAMA DE BLOQUES

U3 SN74147

BI/RBO

U6 SN7447

U1 SN7404

U2 SN7404

U4 SN7404

U5 SN7404

V1 5,0

V2 5,0

a b c de f g .

R1 220,0

R2 220,0

R3 220,0

R4 220,0

R5 220,0

R6 220,0

R7 220,0

SIMULACION TINA

MULTIPLEXOR

Un multiplexor (selector de datos) es un circuito lógico que acepta varias entradasde datos y permite que sólo una de ellas pase a un tiempo a la salida (Z)

de datos y permite que sólo una de ellas pase a un tiempo a la salida (Z)

DIAGRAMA LOGICO

MULTIPLEXOR

SIMBOLO TINA

APLICACIÓN EN UN PROBLEMA

U4 74151

DEMULTIPLEXOR

SIMBOLO LOGICO

Un demultiplexor(demux) realiza la función contraria a un multiplexor, recogedatos en una línea y la distribuye a un mínimo determinado de liíneas de salida

SIMBOLO TINAU5SN74154

SIMBOLO LOGICO

Diagrama circuital

U5 SN74154

Präsentation

Los circuitos sincrónicos funcionan sobre labase del tiempo.

Es decir, las salidas dependen no sólo de lasentradas.

Sino del estado en que estaban las salidas ydel tiempo.

Flip-flop RS

Präsentation

Flip-flop RS

Präsentation

Flip-flop RS

Präsentation

S R Q Q

0 0 1 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 1 Q Q

Flip-flop RS

Präsentation

S R Q Q

0 0 1 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 1 Q Q

S R QEjercicio: Encontrar Q para las

señales R, S dadas

Präsentation

1 0 1 0 1 1 1 1 1 0

0 0 1 1 1 0 1 0 1 1

señales R, S dadas

S R QEjercicio: Encontrar Q para las

señales R, S dadas

Präsentation

1 0 1 0 1 1 1 1 1 0

0 0 1 1 1 0 1 0 1 1

0 1 1 1 1 0 0 0 0 1

Flip-flop RS síncrono

Präsentation

CK S R Q

Flip-flop RS síncrono

Präsentation

CK S R Q

Ejercicio: Encontrar Q para lasseñales R, S dadas usando

CK S R Q

Präsentation

FF RS síncrono

Ejercicio: Encontrar Q para lasseñales R, S dadas usando

CK S R Q

Präsentation

FF RS síncrono

Flip-flop D

Präsentation

D CK D Q

Sin clock la salida no cambia

Flip-flop D

Präsentation

PR CLR CK D Q

0 1 X X 1

1 0 X X 0

1 1 1 1

1 1 0 0

1 1 0 X Q

Flip-flop JK

Präsentation

CK J K Q

0 X X Q

Contador de 4 bits basado en Flip-Flop JK

Präsentation

LSB MSB

Registro de corrimiento basado en Flip-Flops D

Präsentation

D Qdata

Registro de corrimiento basado en Flip-Flops D(shift register)

Präsentation

D Qdata

Diseño de un circuito secuencial

Ejemplo: diseñar un circuito secuencial que genere una

Präsentation

Ejemplo: diseñar un circuito secuencial que genere unasecuencia de estados binarios: 00, 01, 10, 11a partir de una señal de control x, que cada vezque esté en 1 y venga una señal de clockcambie de estado.

Ejemplo: diseñar un circuito secuencial que genere una

Präsentation

Diagrama de estado

Ejemplo: diseñar un circuito secuencial que genere unasecuencia de estados binarios: 00, 01, 10, 11a partir de una señal de control x, que cada vezque esté en 1 y venga una señal de clockcambie de estado.

Präsentation

Diagrama de estado

x = 0 x = 0

x = 0 x : señal de control

A B x A B

0 0 0 ? ?

t t +1

Como el contador tiene dos bits, seusarán dos flip-flops (A y B), uno

Präsentation

Diagrama de estado

x = 0 x = 0

x = 0 x : señal de reloj

0 0 1 ? ?0 1 0 ? ?

0 1 1 ? ?

1 0 0 ? ?

1 0 1 ? ?

1 1 0 ? ?

1 1 1 ? ?

control

para cada bit.

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

Tabla de estado

Präsentation

Diagrama de estado

x = 0 x = 0

x = 0 x : señal de reloj

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 0

control

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

CK J K Q

J A K A

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 0

? ?? ?

Usando flip-flops JK cómo deben sersus entradas para que A cambie desu estado t a su estado t+1?

control

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

CK J K Q

J A K A

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 0

0 X0 X

control

Tabla de excitación

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

J A K A

Mapas de Karnough

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 0

0 X0 X

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

J A K A

Mapas de Karnough

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 11 1 1 0 0

0 X0 X

X 0X 1

X X X X

0 1 0 0

X X X X

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

J A K A

Mapas de Karnough

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 11 1 1 0 0

0 X0 X

X 0X 1

X X X X

0 1 0 0

X X X X

J A = Bx

K A = Bx

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

CK J K Q

J B K B

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 11 1 1 0 0

? ?? ?

Usando flip-flops JK cómo deben sersus entradas para que B cambie desu estado t a su estado t+1?

control

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

CK J K Q

J B K B

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 11 1 1 0 0

Usando flip-flops JK cómo deben sersus entradas para que B cambie desu estado t a su estado t+1?

1 XX 0

X 0X 1

control

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

Mapas de Karnough J B K B

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 11 1 1 0 0

1 XX 0

X 0X 1

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

Mapas de Karnaugh J B K B

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 11 1 1 0 0

X X 1 0

0 1 X X

1 XX 0

X 0X 1

A B x A B

0 0 0 0 0

t t +1

Mapas de Karnough J B K B

Präsentation

0 0 1 0 10 1 0 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 1 0

1 0 1 1 1

1 1 0 1 11 1 1 0 0

X X 1 0

0 1 X X

J B = x

K B = x

1 XX 0

X 0X 1

J A Q A

J B = x

K B = x

J A = Bx

K A = Bx

J A Q A

J B = x

K B = x

J A = Bx

K A = Bx

Consideraciones de diseño:

1. Hacer un diagrama de estado identificando las variablesentrada (control) y salida. En el diagrama: un estado es uncírculo, un flecha es una transición de un estado a otro.

2. El número de flip-flops necesarios para el circuito es elnúmero de bits que tienen los estados.3. Se realiza la tabla de estados y la tabla de excitación para

cada flip-flop.

4. Se diseña el circuito combinacional para cada entrada decada flip-flop usando mapas de Karnough.5. Se implementa el circuito secuencial.

REGISTROS• Un registro es un grupo de celdas de almacenamiento binario adecuadas para mantener

información binaria. Un grupo de flip-flop constituye un registro, ya que cada flip-flop esuna celda binaria capaz de almacenar un bit de información. Un registro de n-bit tiene ungrupo de n flip-flop y es capaz de almacenar cualquier información binaria que contenga

grupo de n flip flop y es capaz de almacenar cualquier información binaria que contengan bits. Además de los flip-flop, un registro puede tener compuertas combinacionales querealicen ciertas tareas de procesamiento de datos. En su definición mas amplia, unregistro consta de un grupo de flip-flop y compuertas que efectúan una transición. Losflip-flop mantienen la información binaria y las compuertas controlan cuando y como setransfiere información nueva al registro.

Están disponibles varios registros en la forma de circuito integrado (chip). El

registro mas sencillo consta de flip-flop solos sin ninguna compuertaexterna.

Registros de desplazamiento (Shift Registers)• Se denomina registro de desplazamiento aquel registro que es capaz de correr su información binaria ya sea a

la derecha o a la izquierda. La configuración lógica de un registro de desplazamiento consta de una cadenade flip-flop conectados en cascada, con la salida de un flip-flop conectada a la entrada del siguiente flip-flop.Todos los flip-flop reciben un pulso común de reloj que causa el corrimiento de una etapa a la siguiente.

Entrada Serial-Salida Serial Puede construirse un registro de desplazamiento de cuatro bits utilizando cuatro flip-flops tipo Dcomo se muestra a continuación.

La operación del circuito es la siguiente: primero se limpia el registro, forzando las cuatro salidasa cero. Entonces se aplica la data de entrada secuencialmente en la entrada D del primer flip-flopa la izquierda (FF0).

En cada pulso de reloj, se transmite un bit de izquierda a derecha.Si asumimos un dato que sea por ejemplo 1001. El bit menos

significativo del dato debe ser desplazado a través del registrodesde FF0 hasta el FF3.

Electrónica Digital

Entrada Serial-Salida Paralela

Para este tipo de registro la data se introduce en forma serial, de lamisma manera como se describió anteriormente. La diferencia estáen la forma de extraerla. Una vez almacenada, cada bit aparece en su

salida correspondiente, y todos los bits están disponiblessimultáneamente. A continuación se muestra un registro dedesplazamiento de 4 bits con esta configuración.

Aquí se puede ver como por ejemplo el numero 1001 es desplazado

hacia las salidas Q del registro

Entrada Paralela-Salida Serial

A continuación se muestra un registro de desplazamiento con entrada serial y salida paralela.El circuito utiliza flip-flops tipo D y un arreglo de compuertas NAND para la entrada de datosal registro (escritura).

D3, D2, D1 y D0 son las entradas en paralelo, donde D3 es el bit mas significativo y D0 el

menos significativo. Para escribir los datos, la línea de control WRITE/SHIFT se coloca enBAJO(0 voltios) y la data se introduce con un pulso de reloj. La data se desplaza cuando lalínea de control se coloca en ALTO (5 voltios) . El registro realiza un desplazamiento hacia laderecha cuando se aplica el pulso de reloj, como se muestra en la animación a continuación.

Entrada Paralela-Salida Paralela

Para este tipo de registro, la data aparece en las salidas paralelas, simultáneamente conla entrada. A continuación se muestra un registro de entrada paralela - salida paralela

de 4 bits con flip-flops tipo D.

Las entradas paralelas se indican como D (D3, D2, D1, D0) y las salidas paralelascomo Q (Q3, Q2, Q1, Q0). Una vez que se aplica el pulso de reloj, toda la dataaplicada en las entradas D, aparece simultáneamente en la correspondiente salida Q.

Registros de desplazamiento bidireccionales

Los registros discutidos hasta ahora realizaban desplazamiento hacia la derecha. (Cada vez que sedesplaza un bit hacia la derecha implica una división por dos del numero binario). Si la operaciónse reversa, (desplazamiento hacia la izquierda). El efecto es que a cada desplazamiento de un bithacia la izquierda se realiza una multiplicación por dos del numero binario. Con un arregloadecuado de compuertas se pueden realizar ambas operaciones. A este tipo de registro se le

denomina registro bidireccional.

El arreglo de compuertas NAND selecciona la entrada de dados del flip-flop adyacente bien sea ala derecha o a la izquierda, dependiendo de la línea de control LEFT/RIGHT.Esto se muestra a continuación

CAPITULO VII

FAMILIAS LOGICAS DE CIRCUITOS

INTEGRADOS

INTERFAZ CON EL MUNDO ANALOGICO

FAMILIAS LOGICAS DECIRCUITOS INTEGRADOS74 74S 74LS 74AS 74ALS 74F

CARACTERISTICAS TÍPICAS DE LA SERIE TTL.

Clasificaciones de desempeño

Retardo de propagación (ns) 9 3 9.5 1.7 4 3

Disipación de potencia (mW) 10 20 2 8 1.2 6

Producto velocidad – potencia (pJ) 90 60 19 13.6 4.8 18

Velocidad de reloj máxima (MHz) 35 125 45 200 70 100

Dispersión de salida (misma serie) 10 20 20 40 20 33

Parámetros de voltaje

VOH(min) 2.4 2.7 2.7 2.5 2.5 2.5

VOL (max) 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

VIH(min) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

VIL (max) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

MARGENES DE RUIDO

CMOS TTL

PARAMETRO 4000B 74HC 74HCT 74AC 74ACT 74AHC 74AHCT 74 74LS 74AS 74ALS

VIH(min) 3.5 3.5 2.0 3.5 2.0 3.85 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

VIL(max) 1.5

VOH(min) 4.95 4.9 4.9 4.9 4.9 4.4 3.15 2.4 2.7 2.7 2.5

VOL(max) 0.05 0.1 0.1 0.1 0.1 0.44 0.1 0.4 0.5 0.5 0.5

VNH 1.45 1.4 2.9 1.4 2.9 0.55 1.15 0.4 0.7 0.7 0.7

VNL 1.45 0.9 0.7 1.4 0.7 1.21 0.7 0.4 0.3 0.3 0.4

DECODIFICADOR

a) Diagramalógico para eldecodificador

74ALS138.b) Tabla deverdad,

c) Símbolo lógico

CODIFICADORES

Codificador de prioridad 74147 de decimal a BCD

MULTIPLEXORES

a) Diagrama lógico del multiplexor 74ALS157b) Símbolo lógicoc) Tabla de verdad

ARQUITECTURA DE UNA ROM DE 16X 8

ORGANIZACIÓN INTERNA DE UNA RAM DE 64 X 4

INTERFAZ CON EL MUNDOANALÓGICO

Los convertidores analógico-digital (ADC) y digital-analógico(DAC) se usan para conectar una computadora con el mundoanalógico, de modo que la computadora pueda monitorear ycontrolar una variable física.

TRANSDUCTOR

Es un dispositivo que convierte la variable física en una variable eléctrica,ejemplo: termistores, fotoceldas, etc.

CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC)La salida analógica eléctrica del transductor sirve como entrada analógicapara el ADC. El ADC convierte esta entrada analógica en una salidadigital.

CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO (DAC)La salida digital de la computadora se conecta a un DAC, que la convierteen un voltaje corriente analógica proporcional

ACTUADORControla la variable física

CAPITULO VIII

DISPOSITIVOS DE MEMORIA

INTRODUCCION A LOS

MICROPROCESADORES

CONVERTIDOR ANALÓGICODIGITAL

UN DAC EN UN CIRCUÍTOINTEGRADO

a) DAC AD7524 de ocho bits de entradas enclavadas.b) AD7524 conectado para producir un voltaje de salida

analógico variando de 0V a aproximadamente -10V.

CONVERSIÓN DE ANALÓGICOA DIGITAL

Diagrama general de una clase ADC

INTRODUCCIÓN ALMICROPROCESADOR Y A LA

MICROCOMPUTADORA

COMPUTADORA DIGITAL

Es una combinación de dispositivos decircuitos digitales que pueden realizar una

secuencia programada de operaciones con unmínimo de intervención humana.

ORGANIZACIÓN BÁSICA DE UNSISTEMA DE COMPUTO

UNIDAD ARITMETICALOGICA

La ALU es el área de la computadora en lacual se llevan a cabo las operacionesaritméticas lógicas de los datos

Unidad de MemoriaLa memoria almacena grupos de dígitosbinarios que pueden representarinstrucciones que realizará la computadoray los datos que serán procesados a travésdel programa.

UNIDAD DE ENTRADA

UNIDAD DE ENTRADAConsiste en todos los dispositivos que seusan para recibir información y datos que

son externos a la computadora y ponerlosen la unidad de memoria ALU.UNIDAD DE SALIDA

Consta de los dispositivos que se usan paratransferir datos de información desde lacomputadora al “mundo exterior”

INTERFACESLa interface en la computadora se define como la

i ió d i f ió di i l

transmisión de información digital entre unacomputadora y sus periféricos

UNIDAD DE CONTROL

Dirige la operación de todas las otras unidades,proporcionando señales de sincronización y control.

UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO

La ALU y la unidad de control forman la CPU.

ELEMENTOS BÁSICOS DE UNAMICROCOMPUTADORA.

EL MICROPROCESADOR (MPU)

FUNCIONES

FUNCIONES:

1. Proporcionar señales desincronización y control.

2. Buscar instrucciones ydatos en la memoria.

3. Transferir datos hacia ydesde la memoria y a los

dispositivos deentrada/salida.

ESTRUCTURA TÍPICA DE UNAMICROCOMPUTADORA

SISTEMA DE BUSESBUS DE DIRECCIONES

Este es un bus direccional por que en la informaciónfl b l l di ió d l CPU l

fluye sobre el solo en una dirección, de la CPU a lamemoria o elementos entrada/salida

BUS DE DATOS

Es un bus direccional, por que los datos fluyen desdeo hacia la CPU.BUS DE CONTROL

Es el conjunto de señales que se usa para sincronizar

las actividades de los elementos separados de lamicrocomputadora.

CAPITULO VII

FAMILIAS LOGICAS DE CIRCUITOS

INTEGRADOS

INTERFAZ CON EL MUNDO ANALOGICO

FAMILIAS LOGICAS DECIRCUITOS INTEGRADOS74 74S 74LS 74AS 74ALS 74F

Clasificaciones de desempeño

CARACTERISTICAS TÍPICAS DE LA SERIE TTL.

Retardo de propagación (ns) 9 3 9.5 1.7 4 3

Disipación de potencia (mW) 10 20 2 8 1.2 6

Producto velocidad – potencia (pJ) 90 60 19 13.6 4.8 18

Velocidad de reloj máxima (MHz) 35 125 45 200 70 100

Dispersión de salida (misma serie) 10 20 20 40 20 33

Parámetros de voltaje

VOH(min) 2.4 2.7 2.7 2.5 2.5 2.5

VOL (max) 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

VIH(min) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

VIL (max) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

MARGENES DE RUIDOCMOS TTL

VIH(min) 3.5 3.5 2.0 3.5 2.0 3.85 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

VIL(max) 1.5 1 0.8 1.5 0.8 1.65 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

VOH(min) 4.95 4.9 4.9 4.9 4.9 4.4 3.15 2.4 2.7 2.7 2.5

VOL(max) 0.05 0.1 0.1 0.1 0.1 0.44 0.1 0.4 0.5 0.5 0.5

VNH 1.45 1.4 2.9 1.4 2.9 0.55 1.15 0.4 0.7 0.7 0.7

VNL 1.45 0.9 0.7 1.4 0.7 1.21 0.7 0.4 0.3 0.3 0.4

DECODIFICADOR

a) Diagramalógico para eldecodificador74ALS138.

b) Tabla deverdad,

c) Símbolo lógico

CODIFICADORES

Codificador de prioridad 74147 de decimal a BCD

MULTIPLEXORES

a) Diagrama lógico del multiplexor 74ALS157b) Símbolo lógicoc) Tabla de verdad

ARQUITECTURA DE UNA ROM DE 16X 8

ORGANIZACIÓN INTERNA DE UNA RAM DE 64 X 4

INTERFAZ CON EL MUNDOANALÓGICO

Los convertidores analógico-digital (ADC) y digital-analógico (DAC) se

usan para conectar una computadora con el mundo analógico, de modo quela computadora pueda monitorear y controlar una variable física.

TRANSDUCTOREs un dispositivo que convierte la variable física en una variable eléctrica,ejemplo: termistores, fotoceldas, etc.

CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC)La salida analógica eléctrica del transductor sirve como entrada analógicapara el ADC. El ADC convierte esta entrada analógica en una salidadigital.

CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO (DAC)La salida digital de la computadora se conecta a un DAC, que la convierteen un voltaje corriente analógica proporcional

ACTUADOR

Controla la variable física

CAPITULO VIII

DISPOSITIVOS DE MEMORIA

INTRODUCCION A LOS

MICROPROCESADORES

CONVERTIDOR ANALÓGICODIGITAL

UN DAC EN UN CIRCUÍTOINTEGRADO

a) DAC AD7524 de ocho bits de entradas enclavadas.b) AD7524 conectado para producir un voltaje de salida

analógico variando de 0V a aproximadamente -10V.

CONVERSIÓN DE ANALÓGICOA DIGITAL

Diagrama general de una clase ADC

INTRODUCCIÓN ALMICROPROCESADOR Y A LA

MICROCOMPUTADORA

COMPUTADORA DIGITAL

Es una combinación de dispositivos decircuitos digitales que pueden realizar una

secuencia programada de operaciones con unmínimo de intervención humana.

ORGANIZACIÓN BÁSICA DE UNSISTEMA DE COMPUTO

UNIDAD ARITMETICALOGICA

La ALU es el área de la computadora en la

La ALU es el área de la computadora en lacual se llevan a cabo las operacionesaritméticas lógicas de los datos

Unidad de MemoriaLa memoria almacena grupos de dígitosbinarios que pueden representarinstrucciones que realizará la computadoray los datos que serán procesados a travésdel programa.

UNIDAD DE ENTRADA

UNIDAD DE ENTRADAConsiste en todos los dispositivos que seusan para recibir información y datos que

son externos a la computadora y ponerlosen la unidad de memoria ALU.UNIDAD DE SALIDA

Consta de los dispositivos que se usan paratransferir datos de información desde lacomputadora al “mundo exterior”

INTERFACESLa interface en la computadora se define como la

transmisión de información digital entre unat d ifé i

transmisión de información digital entre unacomputadora y sus periféricos

UNIDAD DE CONTROL

Dirige la operación de todas las otras unidades,proporcionando señales de sincronización y control.

UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO

La ALU y la unidad de control forman la CPU.

ELEMENTOS BÁSICOS DE UNAMICROCOMPUTADORA.

EL MICROPROCESADOR (MPU)

FUNCIONES:

1. Proporcionar señales desincronización y control.

2. Buscar instrucciones ydatos en la memoria.

3. Transferir datos hacia ydesde la memoria y a los

dispositivos deentrada/salida.

ESTRUCTURA TÍPICA DE UNAMICROCOMPUTADORA

SISTEMA DE BUSESBUS DE DIRECCIONES

Este es un bus direccional por que en la información

fluye sobre el solo en una dirección de la CPU a la

fluye sobre el solo en una dirección, de la CPU a lamemoria o elementos entrada/salida

BUS DE DATOSEs un bus direccional, por que los datos fluyen desdeo hacia la CPU.

BUS DE CONTROL

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